海洋工程材料

《海洋工程水泥與混凝土材料》是國家出版基金項(xiàng)目“海洋工程材料叢書”的分冊(cè)之一。

本書全面地介紹了國內(nèi)外海洋工程用水泥與混凝土材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，并就我國海洋工程用水泥與混凝土材料研究及產(chǎn)業(yè)存在的問題，圍繞我國海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重大需求及縮小與國外先進(jìn)國家的差距提出了思考和建議，涵蓋了海洋工程用水泥與混凝土材料的應(yīng)用現(xiàn)狀、制造、材料性質(zhì)、腐蝕與防護(hù)、耐久性設(shè)計(jì)與監(jiān)測等方面，具有較強(qiáng)的前瞻性、實(shí)用性。

本書可作為從事海洋工程用水泥與混凝土材料制造、設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)的相關(guān)技術(shù)人員用參考書，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生和研究生課程用參考書。

第1章概論

1.1海洋工程混凝土1

1.1.1定義及基本要求1

1.1.2混凝土在海洋工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景及優(yōu)勢(shì)1

1.1.3我國海洋環(huán)境的特點(diǎn)和對(duì)海工混凝土性能的影響2

1.2水泥與混凝土材料在海工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀7

1.2.1海岸混凝土工程應(yīng)用現(xiàn)狀7

1.2.2離岸混凝土工程應(yīng)用現(xiàn)狀9

1.3相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范及認(rèn)證機(jī)構(gòu)20

1.4存在的主要問題與研究方向21

1.4.1水泥與混凝土材料在海洋工程領(lǐng)域應(yīng)用中存在的主要問題21

1.4.2重點(diǎn)發(fā)展方向與展望23

參考文獻(xiàn)24

第2章海工混凝土用水泥

2.1海工混凝土對(duì)水泥材料的基本要求27

2.2硅酸鹽類水泥27

2.2.1通用硅酸鹽水泥27

2.2.2海洋工程專用硅酸鹽水泥32

2.2.3抗硫酸鹽硅酸鹽水泥36

2.2.4中低熱硅酸鹽水泥38

2.3非硅酸鹽類水泥38

2.3.1硫鋁酸鹽水泥38

2.3.2鐵鋁酸鹽水泥39

2.3.3硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥在工程中的應(yīng)用39

2.4其他類別的膠凝性材料40

2.4.1堿激發(fā)膠凝材料40

2.4.2磷酸鎂水泥44

2.5輔助性膠凝材料——摻合料44

2.5.1常用摻合料45

2.5.2常用摻合料的性能特點(diǎn)48

2.5.3復(fù)合摻合料的疊加效應(yīng)49

2.5.4摻合料在海工混凝土中的應(yīng)用50

參考文獻(xiàn)52

第3章海工混凝土用集料和拌合水

3.1海工混凝土用集料57

3.1.1集料分類57

3.1.2集料的主要性能指標(biāo)58

3.1.3集料對(duì)混凝土性能的影響60

3.1.4集料對(duì)混凝土耐久性的影響62

3.1.5海工混凝土集料的選擇67

3.1.6機(jī)制砂67

3.1.7海砂72

3.1.8輕集料73

3.1.9珊瑚礁77

3.2海工混凝土拌合水79

3.2.1拌合水的類型79

3.2.2拌合水水質(zhì)要求79

3.2.3海水拌合應(yīng)用80

參考文獻(xiàn)81

第4章海工混凝土外加劑

4.1外加劑84

4.1.1減水劑84

4.1.2鋼筋混凝土阻銹劑93

4.1.3混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑96

4.1.4引氣劑100

4.1.5其他外加劑107

4.2外加劑與膠凝材料的相容性112

4.2.1相容性的研究現(xiàn)狀112

4.2.2相容性機(jī)理分析113

4.2.3水泥相容性對(duì)混凝土性能的影響114

4.2.4礦物摻合料相容性對(duì)混凝土性能的影響116

參考文獻(xiàn)119

第5章海工混凝土的種類、基本性能與微觀結(jié)構(gòu)

5.1海工混凝土的種類121

5.1.1概述121

5.1.2水下澆筑混凝土122

5.1.3抗海水混凝土124

5.1.4大體積混凝土125

5.1.5聚合物混凝土復(fù)合材料128

5.1.6纖維混凝土129

5.1.7輕質(zhì)混凝土130

5.1.8活性粉末混凝土134

5.1.9其他混凝土135

5.2海工混凝土的基本性能142

5.2.1工作性能142

5.2.2強(qiáng)度143

5.2.3體積穩(wěn)定性147

5.2.4滲透性148

5.2.5抗凍性148

5.3海工混凝土的微觀結(jié)構(gòu)149

5.3.1硬化混凝土中水泥漿體的固體物相及其形狀149

5.3.2硬化混凝土的界面結(jié)構(gòu)150

5.3.3硬化混凝土的孔結(jié)構(gòu)150

5.4海工混凝土的性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系舉例153

5.4.1混凝土的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)滲透性的影響153

5.4.2外界介質(zhì)滲透后混凝土的微觀結(jié)構(gòu)演變對(duì)耐久性的影響154

5.4.3輔助膠凝材料改善混凝土微觀結(jié)構(gòu)和降低滲透的作用157

參考文獻(xiàn)159

第6章海工混凝土耐久性

6.1護(hù)筋性162

6.1.1分類163

6.1.2破壞特征166

6.1.3銹蝕機(jī)理170

6.1.4預(yù)防措施180

6.2抗硫酸鹽侵蝕性186

6.2.1分類186

6.2.2破壞特征187

6.2.3侵蝕機(jī)理189

6.2.4預(yù)防措施194

6.3抗凍性198

6.3.1概述198

6.3.2破壞特征198

6.3.3破壞機(jī)理199

6.3.4預(yù)防措施201

6.4堿集料反應(yīng)202

6.4.1概述202

6.4.2破壞特征203

6.4.3反應(yīng)機(jī)理204

6.4.4預(yù)防措施207

6.5其他侵蝕209

6.5.1波浪力作用210

6.5.2微生物腐蝕212

6.5.3鎂鹽腐蝕213

6.5.4鹽結(jié)晶215

6.5.5溶蝕216

6.5.6弱酸腐蝕218

參考文獻(xiàn)220

第7章海工混凝土耐久性設(shè)計(jì)

7.1耐久性設(shè)計(jì)方法概述227

7.1.1混凝土耐久性設(shè)計(jì)國內(nèi)外研究總體概況227

7.1.2海工混凝土耐久性設(shè)計(jì)方法229

7.2國內(nèi)相關(guān)規(guī)范的耐久性設(shè)計(jì)方法230

7.2.1《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50476—2008）的有關(guān)規(guī)定230

7.2.2《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTG/T B0701—2006）的有關(guān)規(guī)定235

7.2.3《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》鐵建設(shè)[2005]157號(hào)的有關(guān)規(guī)定239

7.2.4《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTJ 275—2000）的有關(guān)規(guī)定242

7.3國外相關(guān)指南、規(guī)范的耐久性設(shè)計(jì)方法244

7.3.1日本JSCE方法245

7.3.2DuraCrete耐久性設(shè)計(jì)指南245

7.3.3美國Life365混凝土耐久性計(jì)算程序耐久性設(shè)計(jì)方法249

7.3.4Fib 2006和Fib 2010耐久性設(shè)計(jì)方法251

7.4港珠澳大橋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)252

7.4.1腐蝕環(huán)境類別與環(huán)境作用分析253

7.4.2基于可靠度的港珠澳大橋耐久性設(shè)計(jì)255

參考文獻(xiàn)265

第8章海工混凝土結(jié)構(gòu)檢測與監(jiān)測技術(shù)

8.1海工混凝土結(jié)構(gòu)檢測與監(jiān)測簡介268

8.1.1海工混凝土結(jié)構(gòu)檢測與監(jiān)測目的與范圍268

8.1.2海工混凝土結(jié)構(gòu)檢測與監(jiān)測技術(shù)原理及分類269

8.1.3海工混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展歷程及趨勢(shì)270

8.2海工混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測技術(shù)271

8.2.1超聲波技術(shù)271

8.2.2超聲波技術(shù)的應(yīng)用272

8.3海工混凝土結(jié)構(gòu)沖擊回波檢測技術(shù)274

8.3.1沖擊回波技術(shù)原理274

8.3.2沖擊回波法測混凝土動(dòng)彈模274

8.3.3沖擊回波法測試表面裂縫276

8.4海工混凝土結(jié)構(gòu)透視雷達(dá)檢測技術(shù)277

8.4.1透視雷達(dá)檢測的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀277

8.4.2透視雷達(dá)檢測方法原理277

8.4.3透視雷達(dá)法探測結(jié)構(gòu)物鋼筋狀況278

8.5海工混凝土結(jié)構(gòu)紅外熱成像檢測技術(shù)279

8.5.1紅外熱成像技術(shù)原理279

8.5.2紅外熱成像技術(shù)工程應(yīng)用281

8.6海工混凝土結(jié)構(gòu)電學(xué)監(jiān)測技術(shù)283

8.6.1電學(xué)監(jiān)測技術(shù)原理283

8.6.2半電池法監(jiān)測鋼筋銹蝕283

8.6.3陽極梯系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)284

8.6.4ECI系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)287

8.6.5壓電薄膜傳感器監(jiān)測裂紋288

8.6.6環(huán)形電極監(jiān)測技術(shù)288

8.6.7傳感器監(jiān)測系統(tǒng)的工程應(yīng)用289

8.7海工混凝土結(jié)構(gòu)光纖監(jiān)測技術(shù)289

8.7.1光纖監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀290

8.7.2光纖監(jiān)測技術(shù)工作原理290

8.7.3光纖傳感器的應(yīng)用291

8.8海工智能混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)292

8.8.1碳纖維智能混凝土292

8.8.2光纖傳感智能混凝土293

8.8.3形狀記憶合金機(jī)敏混凝土293

8.8.4納米混凝土294

8.9海工混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測實(shí)例294

8.9.1青島膠州灣海底隧道耐久性監(jiān)測方案294

8.9.2埃及塞得東港集裝箱碼頭耐久性監(jiān)測工程295

8.9.3港珠澳大橋主體混凝土結(jié)構(gòu)耐久性專項(xiàng)監(jiān)測工程303

參考文獻(xiàn)308

第9章海工鋼筋混凝土腐蝕防護(hù)

9.1鋼筋防腐蝕313

9.1.1鋼筋防腐蝕的主要措施313

9.1.2特種鋼筋防腐蝕研究315

9.1.3鋼筋涂層防腐蝕的分類及其作用機(jī)理322

9.1.4鋼筋阻銹劑328

9.2混凝土表面防護(hù)涂層336

9.2.1無機(jī)防護(hù)涂層337

9.2.2有機(jī)防護(hù)涂層338

9.2.3混合類涂層340

9.2.4新型混凝土防護(hù)涂層340

9.3電化學(xué)防護(hù)341

9.3.1混凝土結(jié)構(gòu)的電化學(xué)腐蝕過程342

9.3.2陰極保護(hù)342

9.3.3電化學(xué)脫鹽346

9.3.4再堿化處理350

參考文獻(xiàn)354

第10章海工混凝土應(yīng)用案例

10.1跨海橋梁工程358

10.1.1工程概況358

10.1.2跨海橋梁混凝土原材料359

10.1.3跨海橋梁混凝土配合比設(shè)計(jì)359

10.1.4跨海橋梁混凝土性能361

10.1.5跨海橋梁混凝土耐久性控制364

10.2海底隧道工程366

10.2.1工程概況367

10.2.2海底隧道襯砌混凝土原材料368

10.2.3海底隧道襯砌混凝土配合比設(shè)計(jì)369

10.2.4海底隧道襯砌混凝土性能370

10.2.5海底隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性控制373

10.3海洋鋼筋混凝土防腐工程382

10.3.1海港泊位高樁碼頭防腐工程382

10.3.2跨海橋梁防腐工程388

參考文獻(xiàn)393

索引395

《海洋工程材料叢書》是我國近30位院士，百余位海洋工程及材料領(lǐng)域的技術(shù)專家、學(xué)者共同完成的大型出版工程項(xiàng)目,共10卷。 是國家 出版基金項(xiàng)目。

本書是其中的一個(gè)分冊(cè)，較為全面地反映了國內(nèi)外海洋工程用水泥與混凝土材料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，并就我國海洋工程用水泥與混凝土材料研究及產(chǎn)業(yè)存在的問題，圍繞我國海洋經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重大需求及縮小與國外先進(jìn)國家的差距提出了思考和建議，具有較強(qiáng)的前瞻性、實(shí)用性。全書共分為十章，涵蓋了海洋工程用水泥與混凝土材料的應(yīng)用現(xiàn)狀、制造、材料性質(zhì)、腐蝕與防護(hù)、耐久性設(shè)計(jì)與監(jiān)測等方面。反映了我國在該領(lǐng)域研究及應(yīng)用的全貌。

本書作者陣容強(qiáng)大，來自我國從事水泥和混凝土研究的南京工業(yè)大學(xué)、香港科技大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、中國建筑材料研究總院等單位的專家組成編寫團(tuán)隊(duì)，由“973"項(xiàng)目首席專家沈曉冬教授擔(dān)任主編。

沈曉冬，南京工業(yè)大學(xué)，材料學(xué)院院長 教授 博導(dǎo)，國家“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家，南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長。1994年畢業(yè)于南京化工學(xué)院材料科學(xué)學(xué)院，獲博士學(xué)位。兼任南京硅酸鹽學(xué)會(huì)理事長、中國建筑材料科學(xué)研究總院兼職教授、濟(jì)南大學(xué)客座教授、中國資源綜合利用協(xié)會(huì)粉煤灰專業(yè)委員會(huì)副主任委員、江蘇省非金屬基功能復(fù)合材料工程研究中心副主任等職。主要研究方向：水泥混凝土材料和納米復(fù)合材料等。

近年來作為首席科學(xué)家承擔(dān)了國家“973”項(xiàng)目“水泥低能耗制備與高效應(yīng)用的基礎(chǔ)研究”等國家、省部級(jí)項(xiàng)目10余項(xiàng)。2012年獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)和中國資源綜合利用協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；2006年和2007年分獲江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；2005年和2006年分獲中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)。獲PCT國際授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)（美國授權(quán)），在歐洲和日本公開2項(xiàng)，國家授權(quán)發(fā)明專利8項(xiàng)、公開8項(xiàng)，獲教育部“長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人，江蘇省第二屆十大杰出專利發(fā)明人稱號(hào)。

《船舶與海洋工程材料》由哈爾濱工程大學(xué)出版社出版。

《船舶與海洋工程材料》是為滿足教學(xué)和生產(chǎn)發(fā)展需要，受中國船舶工業(yè)總公司教材編審委員會(huì)委托編寫的。本書為中國船舶工業(yè)總公司推薦出版教材。

全書共八章，包括金屬學(xué)、鋼的熱處理、特殊鋼、船舶與海洋工程用鋼、有色金屬、金屬的腐蝕與保護(hù)、非金屬材料和復(fù)合材料等內(nèi)容。

為了系統(tǒng)掌握材料知識(shí)，本書內(nèi)容包括材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系及改變條件對(duì)材料組織、性能影響的基本原理：船舶與海洋工程材料的選擇、使用等，以滿足船舶與海洋工程專業(yè)設(shè)計(jì)、選材、使用、防護(hù)的需要。

本書由姜錫瑞主編。姜錫瑞編寫了2、3、4、8章，郭萬俊編寫了5、7章，柳揚(yáng)編寫了1、6章：全書由姜錫瑞統(tǒng)稿。本書由劉瑞堂教授主審。本書編寫中，還有一些其它人員做了大量工作，在此謹(jǐn)表謝意。由于編者水平所限，錯(cuò)誤不足之處在所難免，敬請(qǐng)有關(guān)專家學(xué)者予以指正。

研究方向

主要從事海洋工程材料研究，重點(diǎn)開展船用防腐涂料、防腐水泥、防腐金屬等高性能海洋工程材料技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)品研制，促進(jìn)海工材料相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。 2100433B